новая папка 2 / 138612

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский государственный аграрный университет»

Кафедра лесоводства и экономики лесной отрасли

ГЕНЕТИКА. ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ (МОНО-, ДИ- И ПОЛИГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ).

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ И ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 250201 «ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО»

Казань, 2008 год

УДК 630.165(07)

ББК 43.45Р

Методические указания разработаны старшим преподавателем кафедры лесоводства и экономики лесной отрасли Петровой Г.А.

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кандидат биологических наук, профессор кафедры анатомии, физиологии, охраны здоровья ТГГПУ Русинова С.И.

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры таксации и лесоустройства КГАУ Хакимова З.Г.

Рассмотрены и одобрены:

решением кафедры лесоводства и экономики лесной отрасли ФЛХиЭ (протокол №9 от 4 июня 2008 года);

решением методической комиссии факультета лесного хозяйства и экологии (протокол № 4 от 6 июня 2008 года).

Председатель методической комиссии факультета лесного хозяйства и экологии д.с.-х.н., профессор Сабиров А.М.

Методические указания содержат краткие теоретические сведения по разделу «Закономерности наследования признаков (моно-, ди- и полигибридное скрещивание)», задачи по данному разделу и примеры их выполнения. Данное пособие окажет студентам существенную помощь в формировании практических навыков решения задач по данному разделу курса генетики, а также поможет в закреплении теоретических знаний.

УДК 630.165(07)

ББК 43.45Р

@ Казанский государственный аграрный университет 2008 г.

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………… 4

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ ……………… 5

1.Моногибридное скрещивание ………………………………………….. 7

2.Дигибридное скрещивание ……………………………………………. 15

3.Полигибридное скрещивание …………………………………………. 21

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ …………………………………… 24

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА …………………………………… 25

3

ВВЕДЕНИЕ

Студенты очной и заочной форм обучения по специальности 250201 «Лесное хозяйство» изучают дисциплину «Генетика» на втором и на третьем курсе соответственно. Раздел «Закономерности наследования признаков (мо-

но-, ди- и полигибридное скрещивание)» предусмотрен учебным планом дисциплины.

Для прочного усвоения знаний очень важно студенту научиться само-

стоятельно решать задачи по данному разделу курса. Решение таких задач вырабатывает генетическое мышление, создает целостное представление о закономерностях наследования признаков, сформулированных Г. Менделем,

способствует усвоению генетической терминологии.

В помощь студенту в данных методических указаниях приводятся при-

меры решения задач по разделу «Закономерности наследования признаков

(моно-, ди- и полигибридное скрещивание)».

Целью методических указаний является оказание практической помощи студентам в освоении раздела «Закономерности наследования признаков

(моно-, ди- и полигибридное скрещивание)». Данные методические указания помогут студентам закрепить теоретические знания по разделу, а также ис-

пользовать эти знания для формирования практических навыков решения за-

дач.

4

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ

Основные закономерности наследования признаков были сформулиро-

ваны и доказаны Г. Менделем более ста лет назад при скрещивании различ-

ных сортов гороха. Им была опубликована работа «Опыты с растительными гибридами» (1865). Своим открытием Г. Мендель примерно на пол столетия опередил время. Поэтому его работы не были по достоинству оценены со-

временниками и долгое время оставались почти неизвестными. И только в

1900 г. трое ученых – К. Коренс в Германии, Э. Чермак в Австрии и Г. Де Фриз в Голландии, проводя опыты по гибридизации различных растений,

независимо друг от друга получили те же результаты, что и Г. Мендель.

Мендель впервые доказал дискретность (делимость) наследственного материала и ввел понятие о наследственных факторах, позднее названных ге-

нами. Он показал, что наследуются не сами признаки, а наследственные фак-

торы, определяющие эти признаки, и что у каждого организма наследствен-

ные факторы представлены парами: один аллель этой пары получен с гаме-

той от отца, а второй – от матери; половые клетки содержат от каждой ал-

лельной пары только по одному наследственному фактору.

Мендель впервые применил символическое обозначение генотипа, где наследственные факторы, определяющие парные альтернативные признаки,

обозначались парой одноименных букв латинского алфавита. Доминантную аллель Мендель обозначил заглавной буквой А, рецессивную аллель – строч-

ной буквой а; генотип доминантной формы – АА, а рецессивной – аа; гибрид

Fl – Аа.

Константные формы АА и аа, которые в последующих поколениях не дают расщепления называют гомозиготными, а формы Аа, дающие расщеп-

ление, - гетерозиготными.

Совокупность наследственных задатков (генов), которыми обладает ор-

ганизм называется генотипом. Совокупность внешних и внутренних при-

знаков организма, которые являются результатом взаимодействия генотипа

5

организма и внешней среды называется фенотипом. Причём, особи, имею-

щие разные генотипы, могут иметь одинаковый фенотип. Например, в гено-

типах АА и Аа присутствует доминантный ген А, обусловливающий красную окраску цветков гороха, и поэтому в обоих случаях, благодаря доминантному гену, будет одинаковое фенотипическое проявление – красная окраска цвет-

ков.

Признак, который более развит и преобладает у потомства был назван

доминантным и обозначен большими буквами латинского алфавита (А, В, С, D, ...); противоположный, подавляемый признак назван рецессивным и обо-

значен соответствующими малыми буквами (а, b, с, d ...).

В природе широко распространено взаимодействие между генами, в

значительной степени влияющее на характер расщепления при скрещивании.

Известны взаимодействия между аллельными и неаллельными генами. Между аллельными генами существует полное и неполное доминирование. Извест-

ны следующие типы взаимодействия между неаллельными генами: эпистаз,

полимерия, комплементарное действие генов, новообразования, модифици-

рующее влияние.

При изучении этого раздела следует твёрдо уяснить установленные Менделем закономерности наследования признаков – единообразие гибридов первого поколения, закон чистоты гамет, независимое комбинирования при-

знаков (неаллельных генов).

Различают следующие типы скрещиваний: моногибридное, дигибрид-

ное, тригибридное. Анализирующее скрещивание – когда исследуемый гено-

тип скрещивается с рецессивной гомозиготой. Возвратное (беккросс) – когда полученный гибрид скрещивается с которой-либо родительской формой. Ре-

ципрокное – когда в системе скрещиваний родительские организмы обоепо-

лых растений используются в качестве как матери, так и отца. Насыщающее

– многократно повторяющееся возвратное скрещивание определённого орга-

низма (гибрида) с растениями одного и того же генотипа.

В гибридологическом анализе необходимо чётко уяснить зависимость

6

характера наследования признаков от цитологических закономерностей по-

ведения хромосом при образовании гамет (мейоз) и при соединении гамет в процессе оплодотворения.

Следует иметь ввиду, что закономерности, установленные Менделем,

справедливы лишь при условии, когда развитие одной пары признаков опре-

деляется парой аллельных генов и когда разные гены локализованы в разных

(негомологичных) парах хромосом и могут в результате этого свободно

(независимо) комбинироваться между собой как при образовании гамет, так и при их сочетании во время оплодотворения.

Последующими исследованиями было установлено, что многие призна-

ки развиваются под влиянием не одной, а нескольких пар неаллельных генов,

которые могут по-разному взаимодействовать между собой и изменять ха-

рактер соотношения (расщепления) фенотипических классов, получаемых в потомстве. Так, при скрещивании двух дигетерозигот при комплементарном взаимодействии неаллельных генов (возникает новый, дополнительный при-

знак, чаще отличный от признака отдельного взаимодействующего гена) мо-

жет быть расщепление не только 9:3:3:1, но и 9:7, 9:6:1, 9:4:3; при эпистати-

ческом взаимодействии неаллельных генов (характеризуется взаимодействи-

ем, подобным взаимодействию доминантных и рецессивных аллельных ге-

нов) – 13:3:1 и др.; при полимерии (неаллельные полимерные гены отвечают за наследование одинакового признака) – 15:1 и др.

1. Моногибридное скрещивание

Моногибридным называется скрещивание организмов, гомозиготных по одной паре аллелей, контролирующих фенотипическое проявление одного признака.

При написании схемы скрещивания на первое место ставят материнский организм, обозначая его знаком ♀, а на второе – отцовский, обозначая сим-

волом ♂. Скрещивание обозначают знаком х. Родительские особи обознача-

7

ют символом Р – первой буквой латинского слова parents – родители. Ги-

бридное поколение принято обозначать символом F.

Гибридологический анализ состоит из системы скрещиваний, куда вхо-

дит получение первого поколения F1, второго поколения F2 и т.п., возвратные скрещивания (беккроссы) – Fв, анализирующие скрещивания – Fа, реци-

прокные скрещивания и др.

Первый закон Менделя: все гибриды первого поколения оказываются одинаковыми – с доминирующим признаком, рецессивный остается в скры-

том состоянии.

Второй закон Менделя: при самоопылении гибридов первого поколения образуются семена, половина из которых дает гибридную форму, другая – растения с константными признаками, содержащие в равных долях домини-

рующие и рецессивные признаки.

Гипотеза «чистоты гамет»: гены альтернативных признаков (доми-

нантный-рецессивный) никогда не попадают вместе в одну гамету, не слива-

ются, не смешиваются, а существуют относительно независимо друг от дру-

га.

При моногибридном скрещивании в случае полного доминирования ги-

бриды F1 все гетерозиготны (Аа) с доминирующим фенотипом; в F2 наблю-

дается расщепление по генотипу 1АА : 2Аа : 1аа и по фенотипу 3 доминиру-

ющих : 1 рецессивный.

В случае неполного доминирования все гибриды F1 по генотипу гетеро-

зиготны, по фенотипу – с промежуточным проявлением признака. В F2 рас-

щепление по генотипу совпадает с расщеплением по фенотипу: 1АА : 2Аа : 1аа

домин. промеж. рецесс.

Пример 1.

Пирамидальная форма дуба черешчатого (Quercus robus L.) встречается редко. При скрещивании деревьев с раскидистой и пирамидальной кроной в

8

Fl все деревья были с раскидистой кроной. Напишите генотип родителей и потомков. Какое расщепление по генотипу и фенотипу в F2 получится при скрещивании гибридов между собой?

По условию задачи в потомстве пирамидальная крона у дуба встречается редко. Значит это признак подавляемый, рецессивный, обусловливаемый ге-

ном а, раскидистая крона – доминантным геном А. Единообразное потомство

F1 возможно, если родительские формы являлись гомозиготами и дали по од-

ному типу гамет.

Р: ♀ АА х ♂ аа

Гибриды F1 образуют по два типа гамет соответственно с генами А и а.

Для наглядности и удобства написания пользуются решеткой Пеннета, где по горизонтали сверху расположены женские гаметы, а по вертикали слева мужские, а на пересечении строк и столбцов – генотипы потомства F2

(табл.1).

Таким образом, по фенотипу образовалось 2 класса и расщепление ме-

жду раскидистыми и пирамидальными формами кроны дуба составляет 3:1.

По генотипу получено 3 класса с расщеплением lAA:2Aa:laa.

Пример 2.

При скрещивании растений ночной красавицы с красными цветками с растениями с белыми цветками во втором гибридном поколении 1/4 растений

9

оказалась с красными цветками, 1/2 – с розовыми и 1/4 – с белыми. Опреде-

лите генотипы родителей и потомков.

Запишем условие задачи:

Р: ?? х ??

красн. бел.

F1: ??

F2: 1/4 ?? : 1/2 ?? : 1/4 ??

красн. розов. бел.

Расщепление 1:2:1 в F2 по фенотипу соответствует расщеплению по ге-

нотипу при моногибридном скрещивании в случае неполного доминирования между аллельными генами. При неполном доминировании гомозиготы име-

ют красную окраску цветков (доминирующая) или белую (рецессивная), ге-

терозигота имеет промежуточное проявление признака – розовую окраску цветков. Записывается схема скрещивания:

Таким образом генотипы родителей будут АА и аа, а у гибридов F1 – Аа.

Задачи

1.Чернокорые особи березы повислой (Веtu1а pendula Roth.) встречают-

ся редко. Предположим, что ген, вызывающий чёрную окраску коры, рецес-

сивный – r.

1). При скрещивании белокорой особи с чернокорой в F1 получены все белокорые деревья. Напишите генотипы родителей.

2). Полученные гибриды скрестили между собой. Что можно сказать о потомках, полученных в F2? Напишите расщепление по генотипу и феноти-

пу.

10